全 文 :中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 12 期 2012 年 12 月
·2333·
黄芩中黄酮类成分的分离鉴定及其体外对凝血系统的影响
陈佩东,徐丹洋,孔祥鹏,李 芳,丁安伟
南京中医药大学药学院,江苏 南京 210046
摘 要:目的 研究黄芩 Scutellaria baicalensis 中的黄酮类成分及其对体外凝血系统的影响。方法 使用反复硅胶柱色谱进
行分离纯化,并根据其理化性质和波谱数据鉴定结构。通过测定黄酮类成分对凝血酶时间(TT)、凝血酶原时间(PT)、活
化部分凝血酶原时间(APTT)、纤维蛋白量(FIB)的影响研究其体外凝血活性。结果 从黄芩的乙醇提取物中分离得到 12
个黄酮类化合物,分别鉴定为黄芩素(1)、汉黄芩素(2)、千层纸素 A(3)、韧黄芩素-I(4)、黄芩黄酮-II(5)、5, 7, 2′, 5′-
四羟基-8, 6′-二甲基黄酮(6)、5, 7-二羟基-6-甲氧基二氢黄酮(7)、5-甲氧基-7-羟基二氢黄酮(8)、黄芩苷(9)、汉黄芩素-7-O-β-D-
葡萄糖醛酸甲酯(10)、汉黄芩素-7-O-β-D-葡萄糖醛酸丁酯(11)、木蝴蝶素 A-7-O-β-D-葡萄糖醛酸丁酯(12)。所有化合物
均对 FIB 没有影响,部分化合物能显著缩短 TT、PT,同时能显著延长 APTT。结论 化合物 11 和 12 为新化合物。黄芩中
黄酮类化合物体外对凝血系统有双向调节作用,其对凝血系统的不同作用体现在凝血过程的不同环节。
关键词:黄芩;黄酮;汉黄芩素-7-O-β-D-葡萄糖醛酸丁酯;木蝴蝶素 A-7-O-β-D-葡萄糖醛酸丁酯;凝血
中图分类号:R284.1;R285.5 文献标志码:A 文章编号:0253 - 2670(2012)12- 2333 - 04
Isolation and identification of flavonoids in Scutellaria baicalensis and study
on their effects on in vitro coagulation system
CHEN Pei-dong, XU Dan-yang, KONG Xiang-peng, LI Fang, DING An-wei
School of Pharmacy, Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210046, China
Abstract: Objective To study the flavonoids from Scutellaria baicalensis and investigate their effects on in vitro coagulation
system. Methods Flavonoids were extracted by repeated column chromatography and their structures were identified based on
physicochemical properties and spectral data. The in vitro coagulation activities of flavonoids were investigated through evaluating
thrombin time (TT), prothrombin time (PT), activated partial thromboplastin time (APTT), and fibrinogen (FIB) content. Results
Twelve flavonoids were isolated from the ethanol extract of S. baicalensis and identified as baicalein (1), wogonin (2), oroxylin A (3),
tenaxin-I (4), skullcapflavone-II (5), 5, 7, 2′, 5′-tetrahydroxy-8, 6′-dimethoxyflavone (6), dihydroroxylin A (7), 5-methoxy-7-hydroxyl-
flavonone (8), baicalin (9), wogonin-7-O-β-D-glucuronic acid methyl ester (10), wogonin-7-O-β-D-glucuronic acid butyl ester (11), and
oroxylin A-7-O-β-D-glucuronic acid butyl ester (12). All the compounds showed no effect on FIB, and some flavonoids could
obviously shorten TT and PT but lengthen APTT at the same time. Conclusion Compounds 11 and 12 are new. Flavonoids in S.
baicalensis have bidirectional regulation on in vitro coagulation system. The different effects of flavonoids on coagulation system are
observed at different stages in the coagulation process.
Key words: Scutellaria baicalensis Georgi; flavonoids; wogonin 7-O-β-D-glucuronic acid butyl ester; oroxylin A-7-O-β-D-glucuronic
acid butyl ester; coagulation
黄芩 Scutellaria baicalensis Georgi 是我国常用
的中药材之一,始载于《神农本草经》,归草部山草
类,列为中品。黄芩生品有清热燥湿、泻火解毒、
止血安胎之功效,炒炭后可治疗便血尿血。黄芩中
的主要化学成分为黄酮类化合物,主要用于抗菌[1]、
抗炎、抗病毒等。对黄芩的研究发现黄酮可预防 UVB
对大鼠皮肤的急性辐射损伤[2]、抑制痉挛用[3]、抑制
纤维化[4]、对幽门螺杆菌的抑制作用[5]和对肝脏的
保护作用[6]等。为研究黄芩对凝血系统的影响,在
前期工作的基础上[7],本实验进一步对黄芩的化学
成分和生物活性进行研究。从黄芩中共分离得到 12
个黄酮类化合物,分别鉴定为黄芩素(baicalein,1)、
收稿日期:2012-04-04
基金项目:国家中医药管理局行业专项(20110700707)
作者简介:陈佩东(1970—),男,副教授,博士,从事中药活性成分及复方配伍机制、中药炮制和中药质量标准等领域的研究。
Tel: 13851948464 E-mail: chenpeidong1970@163.com
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 12 期 2012 年 12 月
·2334·
汉黄芩素(wogonin,2)、千层纸素 A(oroxylin A,
3)、韧黄芩素 -I( tenaxin-I,4)、黄芩黄酮 -II
(skullcapflavone-II,5)、5, 7, 2′, 5′-四羟基-8, 6′-二甲
基黄酮(5, 7, 2′, 5′-tetrahydroxy-8, 6′-dimethoxy-
flavone,6)、5, 7-二羟基-6-甲氧基二氢黄酮(dihydro
roxylin A,7)、5-甲氧基 -7-羟基二氢黄酮(5-
methoxy-7-hydroxyflavonone,8)、黄芩苷(baicalin,
9)、汉黄芩素-7-O-β-D-葡萄糖醛酸甲酯(wogonin-7-
O-β-D-glucuronic acid methyl ester,10)、汉黄芩素-
7-O-β-D- 葡 萄 糖 醛 酸 丁 酯 ( wogonin-7-O-β-D-
glucuronic acid butyl ester,11)、木蝴蝶素 A-7-O-β-D-
葡萄糖醛酸丁酯(oroxylin A-7-O-β-D-glucuronic acid
butyl ester,12),其中化合物 11 和 12 为新化合物。
同时考察 12 个化合物体外对凝血酶时间(TT)、凝
血酶原时间(PT)、活化部分凝血酶原时间(APTT)
和纤维蛋白量(FIB)的影响。
1 仪器与材料
1.1 仪器
Bruker AV500 核磁共振波谱仪(Bruker 公司);
Waters 515 高效液相色谱仪,2996 检测器,Empower
色谱工作站。Waters Acquity Ultra-performance TM
Liquid Chromatography System,光电二级管阵列检
测器(DAD),电喷雾离子化接口的四级杆飞行时
间质谱检测器(Micromass,Milford,MA,美国),
高分辨用 Waters Q—TOF 质谱仪。X—4 数字显示
显微熔点仪(北京泰克仪器有限公司)。柱色谱硅胶
(青岛海洋化工厂)、GF254 薄层硅胶(青岛海洋化
工厂)。高效液相色谱所用试剂为色谱纯,其余均为
分析纯。血小板聚集凝血因子分析仪(北京世帝科
学仪器公司,LG-PABER),pH 计(Themro 公司)。
1.2 试剂
PT 试剂盒(批号 STG20101-41)、TT 试剂盒(批
号 STG40302-29)、APTT 试剂盒(批号 ST20201-
39)、FIB 试剂盒(批号 STQ20401-28)均为北京世
帝科学仪器公司生产。5%二甲基亚砜 PBS 缓冲液
(pH 7.4,自制),3.8%枸橼酸钠抗凝剂(自制)。
1.3 药材
黄芩药材购自安徽丰原铜陵中药饮片有限公
司,经南京中医药大学吴德康教授鉴定为黄芩
Scutellaria baicalensis Georgi 的干燥根。
1.4 动物
雄性家兔,体质量(2.2±0.2)kg,许可证号:
SCXK(苏)2007-0008。
2 方法与结果
2.1 黄芩中黄酮化合物的提取与分离
黄芩干燥根 8 kg,粉碎,以 75%乙醇提取,每次
2 h。浸膏用适量的水分散后分别用氯仿、醋酸乙酯、
正丁醇萃取,得氯仿部位(400 g)和正丁醇部位(480
g)。氯仿部位经石油醚-醋酸乙酯(10∶1)洗脱,依
次得到千层纸素 A(3)、5, 7-二羟基-6-甲氧基二氢黄
酮(7)和韧黄芩素-I(4);石油醚-醋酸乙酯(2∶1)
洗脱,依次得到汉黄芩素(2)、黄芩素(1)和黄芩
黄酮-II(5);石油醚-醋酸乙酯(1∶1)洗脱,依次得
到 5-甲氧基-7-羟基二氢黄酮(8)和 5, 7, 2′, 5′-四羟
基-8, 6′-二甲基黄酮(6)。正丁醇部位经二氯甲烷-甲
醇(10∶1)洗脱依次得到汉黄芩素- 7-O-β-D-葡萄糖
醛酸丁酯(11)和木蝴蝶素 A-7-O-β-D-葡萄糖醛酸丁
酯(12);二氯甲烷-甲醇(5∶1)洗脱依次得到汉黄
芩素-7-O-β-D-葡萄糖醛酸甲酯(10)和黄芩苷(9)。
2.2 化合物 11 和 12 的结构鉴定
化合物 11:淡黄色针晶,mp 203~204 ℃(甲
醇)。 MeOHmaxUV λ (nm): 324, 274, 205。 KBrmaxIR ν (cm−1):
3 667, 1 738, 1 655, 1 614, 1 500。TOF-MS: 539 [M+
Na]+, 517, 437, 285,高分辨质谱给出相对分子质量
为 516.165 0,分子式为 C26H28O11。1H-NMR (500
MHz, DMSO-d6) δ: 7.07 (1H, s, H-3), 6.72 (1H, s,
H-6), 8.10 (2H, d, J = 7.8 Hz, H-2′, 6′), 7.61 (2H, d,
J = 7.8 Hz, H-3′, 5′), 7.63 (1H, m, H-4′), 5.32 (1H, d,
J = 7.7 Hz, H-1″), 3.38 (1H, m, H-2″), 4.17 (1H, m,
H-3″), 3.46 (1H, m, H-4″), 3.38 (1H, m, H-5″), 3.88
(3H, s, -OCH3), 4.08 (2H, m, -OCH2-a), 1.57 (2H, m,
-CH2-b), 1.32 (2H, m, -CH2-c), 0.86 (3H, t, J = 7.3
Hz, -CH3-d), 12.53 (1H, s, 5-OH);13C-NMR (125
MHz, DMSO-d6) δ: 163.8 (C-2), 105.6 (C-3), 182.6
(C-4), 156.2 (C-5), 98.7 (C-6), 156.1 (C-7), 129.5 (C-8),
149.4 (C-9), 105.4 (C-10), 130.7 (C-1′), 126.4 (C-2′),
129.5 (C-3′), 132.5 (C-4′), 129.2 (C-5′), 126.4 (C-6′),
99.7 (C-1″), 73.1 (C-2″), 75.4 (C-3″), 71.4 (C-4″), 75.6
(C-5″), 168.6 (C-6″), 61.6 (-OCH3), 64.6 (-OCH2-a),
30.2 (-CH2-b), 18.7 (-CH2-c), 13.7 (-CH3-d)。
通过 HSQC 和 HMBC 归属了所有的信号,其
中端基质子(J = 7.7 Hz)表明该化合物糖苷键构型
为β型,HMBC中δ 4.08 (2H, m, -OCH2-a) 与δ 168.6
(C-6″) 的羰基碳相关,显示丁基连接在酯基上。经
文献检索和对照[8],鉴定化合物 11 为汉黄芩素-
7-O-β-D-葡萄糖醛酸丁酯,为新化合物(图 1)。
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 12 期 2012 年 12 月
·2335·
化合物 12:灰白色针晶,mp 204~205 ℃(甲醇)。
MeOH
maxUV λ (nm): 307, 272, 244, 213。 KBrmaxIR ν (cm−1): 3
654, 1 740, 1 660, 1 610, 1 505。TOF-MS: 539 [M+
Na]+, 517, 285,高分辨质谱给出相对分子质量为
516.165 0,分子式为 C26H28O11。1H-NMR (500 MHz,
DMSO-d6) δ: 7.06 (1H, s, H-3), 7.10 (1H, s, H-8),
8.10 (2H, d, J = 6.4 Hz, H-2′, 6′), 7.60 (2H, J = 6.4
Hz, H-3′, 5′), 7.63 (1H, m, H-4′), 5.35 (1H, d, J = 6.9
Hz, H-1″), 3.38 (1H, m, H-2″), 4.18 (1H, m, H-3″),
3.46 (1H, m, H-4″), 3.38 (1H, m, H-5″), 3.77 (3H, s,
-OCH3), 4.08 (2H, m, -OCH2-a), 1.54 (2H, m,
-CH2-b), 1.32 (2H, m, -CH2-c), 0.79 (3H, t, J = 7.5
Hz, -CH3-d);13C-NMR (125 MHz, DMSO-d6) δ:
163.7 (C-2), 106.1 (C-3), 182.5 (C-4), 152.5 (C-5),
132.6 (C-6), 156.1 (C-7), 94.2 (C-8), 152.1 (C-9),
106.0 (C-10), 130.6 (C-1′), 126.8 (C-2′), 129.1 (C-3′),
132.6 (C-4′), 129.1 (C-5′), 126.8 (C-6′), 99.5 (C-1″),
72.8 (C-2″), 75.3 (C-3″), 71.1 (C-4″), 75.7 (C-5″),
168.6 (C-6″), 60.3 (C-OMe), 64.3 (-OCH2-a), 29.9
(-CH2-b), 18.4 (-CH2-c), 13.4 (-CH3-d)。
端基质子(J = 6.9 Hz)表明该黄酮是 β-D 型糖
苷,HMBC 谱中氢 δ 4.08 与羰基碳 δ 168.6 相关,
表明丁基连接在酯基上。经文献检索和对照[9],鉴
定化合物 12 为木蝴蝶素 A-7-O-β-D-葡萄糖醛酸丁
酯,为新化合物。
但在黄芩甲醇提取液的液质分析图谱中(图 2)
并未发现以上 2 个化合物,而色谱图中 tR 9.68 和
10.45 min 分别是木蝴蝶素 A-7-O-葡萄糖醛酸苷和
汉黄芩苷的吸收峰,再经过 TLC 比对确认以上 2 个
新化合物可能是提取分离过程中产生的人工产物。
图 1 汉黄芩素-7-O-β-D-葡萄糖醛酸丁酯 (11) 和木蝴蝶素 A-7-O-β-D-葡萄糖醛酸丁酯 (12) 的结构
Fig. 1 Structures of wogonin 7-O-β-D-glucuronic acid buty ester (11) and oroxylin A-7-O-β-D-glucuronic acid butyl ester (12)
图 2 黄芩甲醇提取液 HPLC 色谱图 (A, 278 nm) 及总离子流图 (B)
Fig. 2 HPLC (A, 278 nm) and total ion current (B) of methanol extract from S. baicalensis
2.3 黄芩中黄酮类化合物凝血实验
2.3.1 供试品的制备 分别精密称取黄芩素 4.320
mg,汉黄芩素 4.544 mg,千层纸素 A 4.544 mg,5, 7-
二羟基-6-甲氧基二氢黄酮 4.576 mg,5-甲氧基-7-羟
基二氢黄酮 4.320 mg,黄芩黄酮-II 5.984 mg,韧黄芩
素-I 5.504 mg,5, 7, 2′, 5′-四羟基-8, 6′-二甲基黄酮
5.536 mg,黄芩素-7-O-β-D-葡萄糖醛酸丁酯 8.256 mg,
木蝴蝶素 A-7-O-β-D-葡萄糖醛酸丁酯 8.256 mg,汉黄
芩素-7-O-β-D-葡萄糖醛酸甲酯7.584 mg,黄芩苷7.136
mg,用含 5% DMSO,pH 为 7.4 的 PBS 缓冲液[10]定
容至 10 mL,配制成各 1.6 mmol/L 的供试品溶液。
2.3.2 数据统计方法 采用 SPSS13.0 统计软件对
数据进行方差分析,实验数据以 ±x s 表示。
2.3.3 实验方法与结果 家兔颈动脉插管取血,血
液装进含有 0.9 mL 枸橼酸钠的 10 mL 离心管中,
将血取尽,血液样本以 3 000 r/min 离心 10 min,得
贫血小板血浆(PPP),取供试品溶液 10 μL 与血浆
50 μL 在测试杯中混匀[11],得到药物终质量浓度为
100 μmol/L,预热 3 min,其余按凝血 4 项试剂盒要
求进行测定。平行测定 3 次,结果见表 1。
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
12 11
t / min
B A
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 12 期 2012 年 12 月
·2336·
表 1 黄酮类化合物对凝血四项体外作用的测定结果 ( ± = 8x s , n )
Table 1 Observation of flavonoids on four indexes of in vitro coagulation ( ± = 8x s , n )
化合物 (100 μmol·L−1) TT / s PT / s APTT / s FIB / (g·L−1)
空白 21.55±0.33 7.45±0.24 42.42±1.74 5.92±0.39
黄芩素 16.60±0.47** 6.35±0.08** 47.03±3.61▲▲ 5.98±0.22
汉黄芩素 16.04±0.35** 7.08±0.18* 49.48±2.69▲▲ 6.14±0.44
千层纸素 A 16.48±0.10** 6.55±0.30** 50.25±2.04▲▲ 5.89±0.31
韧黄芩素-I 16.79±0.33** 4.25±0.13** 47.95±1.41▲▲ 6.01±0.36
黄芩黄酮-II 17.58±0.05** 6.63±0.21** 45.10±2.77 5.88±0.25
5, 7, 2′, 5′-四羟基-8, 6′-二甲基黄酮 16.05±0.57** 6.65±0.17** 58.38±1.54▲▲ 5.94±0.21
5, 7-二羟基-6-甲氧基二氢黄酮 13.08±0.34** 6.26±0.13** 54.00±2.80▲▲ 6.06±0.19
5-甲氧基-7-羟基二氢黄酮 17.28±0.25** 4.28±0.13** 56.95±4.34▲▲ 5.87±0.23
黄芩苷 16.98±0.49** 6.80±0.17** 68.20±3.77▲▲ 6.02±0.34
汉黄芩素-7-O-β-D-葡萄糖醛酸甲酯 16.68±0.46** 7.13±0.31 54.98±4.30▲▲ 5.70±0.28
汉黄芩素-7-O-β-D-葡萄糖醛酸丁酯 17.08±0.56** 6.78±0.40* 53.33±1.07▲▲ 5.84±0.17
木蝴蝶素 A-7-O-β-D-葡萄糖醛酸丁酯 17.45±0.17** 7.28±0.53 40.38±1.73* 6.06±0.22
*P<0.05 与空白组比较时间缩短,**P<0.01 与空白组比较时间显著缩短;▲P<0.05 与空白组比较时间延长,▲▲P<0.01 与空白组比较时间
显著延长
*P<0.05 shorten time vs control group; **P<0.01 obviously shorten time vs control group; ▲P<0.05 prolonged time vs control group; ▲▲P<0.01
obviously prolonged time vs control group
3 讨论
凝血实验结果表明,黄芩中黄酮类化合物能显
著缩短 TT、PT,显著延长 APTT,对 FIB 没有影响。
各化合物构效关系呈现以下特点:①黄酮苷元在外
源性凝血途径的效果优于黄酮苷类化合物,而黄酮
苷类化合物的抗凝效果优于黄酮苷元。②对于 TT
和 PT,二氢黄酮的凝血活性比黄酮类的强。③当黄
酮苷元 B 环中有 2′-OH 时,可显著缩短 TT,而随
着 B 环上取代基增多,对凝血系统的影响也减弱。
参考文献
[1] 路俊仙, 崔 璐, 张才波, 等. 不同种质黄芩体外抑菌
作用的研究 [J]. 现代药物与临床, 2009, 24(6): 364-366.
[2] Kimura Y, Sumiyoshi M. Effects of various flavonoids
isolated from Scutellaria baicalensis roots on skin
damage in acute UVB-irradiated hairless mice [J]. J
Pharm Pharmacol, 2011, 63(12): 1613-1623.
[3] Yoon S Y, dela Peña I C, Shin C Y, et al. Convulsion-related
activities of Scutellaria flavones are related to the 5,
7-dihydroxyl structures [J]. Eur J Pharmacol, 2011,
659(23): 155-160.
[4] Kong E K, Yu S, Sanderson J E, et al. A novel
anti-fibrotic agent, baicalein, for the treatment of
myocardial fibrosis in spontaneously hypertensive rats [J].
Eur J Pharmacol, 2011, 658(2/3): 175-178.
[5] 吴 静, 胡 东, 王克霞. 黄芩和黄芩苷对幽门螺杆菌
的体外抗菌活性研究 [J]. 中药材, 2008, 31(5): 707-710.
[6] Kim S J, Moon Y J, Lee S M. Protective effects of
baicalin against ischemia/reperfusion injury in rat liver
[J]. J Nat Prod, 2010, 73(12): 2003-2008.
[7] 徐丹洋, 陈佩东, 张 丽, 等. 黄芩的化学成分研究
[J]. 中国实验方剂学杂志, 2011, 17(1): 78-80.
[8] Wu S J, Sun A L, Liu R M. Separation and purification of
baicalin and wogonoside from Chinese medicine plant
scutellaria baicalensis Georgi. by high-speed counter-
current chromatography [J]. J Chromatogr A, 2005,
1066(1/2): 243-247.
[9] Tomimori T, Miyaichi Y, Kizu H. On the flavoniod
constituents from the roots of Scultellaria baicalensis
Geogei I [J]. Yakukaku Zasshi, 1982, 102(4): 388-391.
[10] 刘 立, 马宏越, 段金廒, 等. 凝血酶时间法的改进及
对四物汤类方筛选研究 [J]. 中国实验方剂学杂志 ,
2009, 15(4): 68-71.
[11] Li L, Ma H, Yang N, et al. A series of natural flavonoids
as thrombin inhibitors: structure-activity relationships [J].
Thromb Res, 2010, 176(5): e365-e378.